## PENGARUH JENIS MATERIAL CUTTER SLOT DRILL TERHADAP HASIL REGRINDING DAN TOOL LIFE
Agung Dwi Sapto (1*) dan Kurnia Yogo Utomo (1)
(1) Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma
(*) E-mail Corresponding Author : adwisapto98@gmail.com
Abstrak
Kerusakan cutting tools pada mesin CNC merupakan permasalahan umum yang sering dijumpai di bidang industri permesinan. Umur cutting tools yang lama tentunya dapat menghemat pengeluaran dari  perusahaan  karena  meminimalisir  pembelian cutting  tools baru  karena  kerusakan,  untuk  itu dilakukan penelitian ini bertujuan untuk Membantu Memperkirakan umur cutting tools pada cutter Slot Drill short jenis carbide dan HSS  dan mendapatkan gambaran seberapa lama cutter tersebut dapat digunakan dan mengetahui pengaruh proses regrinding pada cutting tools . Dalam penelitian ini  digunakan  metode  kuantitatif  dimana  penelitian  difokuskan  penggunaan  data  hasil  analisa software komputer cutting and data service dan juga hasil perhitungan secara manual yang disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Hasil penelitian didapatkan cutter carbide memiliki umur yang lebih lama yaitu 706 menit dibanding dengan cutter HSS 162 menit untuk mencapai tingkat keusan yaitu -0,1  mm  dan  proses regrinding menyebabkan  penuruan  kecepatan  makan,  kecepatan  potong  dan peforma pada cutter.
Kata Kunci: Cutter , Parameter Pemotongan, Regrinding , Slot Drill , Tool Life.

## Abstract
Damage cutting tools on CNC machines is a common problem that is often encountered in the field of  machining industry. Long tool life can certainly save the expenditure of  the company because minimizing the purchase of new cutting tools because of the damage, for that this research aims to help estimate the age of cutting tools on slot cutter drill short type of carbide and HSS and get an idea of how long the cutter can be used and know the impact of the regrinding process on the cutting tools. In this study used quantitative methods where research focused on the use of data analysis software computer cutting and data service and also manually calculation results presented in the form of  tables and graphs. The results obtained by carbide cutters have a longer tool life of  706 minutes  compared  with  a  cutter  HSS  162  minutes  to  achieve  a  degree  of  stroke-0.1  mm  and  the regrinding process leads to the reduction of feeding speed, cutting speed and performance on the cutter.
Keywords: Cutter, Parameter Cutting, Regrinding, Slot Drill, Tool Life.

## 1 PENDAHULUAN
Departemen Machining adalah salah satu departemen di  PT.  Dirgantara  Indonesia  yang  mengelola  mesin- mesin  operasi  manual  dan  mesin-mesin  CNC ( Computer Numerically Control ) untuk memproduksi komponen detail pesawat terbang. Mesin CNC adalah suatu mesin yang menggunakan teknologi komputer dengan  menggunakan  bahasa  numerik  data  perintah dengan  kode  angka,  huruf  dan  simbol)  yang  sesuai standart ISO ( International Standards Organization ). Mesin-mesin  yang  dijalankan  tersebut  seluruhnya menggunakan cutter yang  beragam  untuk  proses permesinannya.
Dari  data  yang  telah  dikumpulkaan,  banyak cutter kategori new yang  telah  digunakan  mengalami kerusakan  dan  akan  sangat  merugikan  perusahaan, mengingat harga cutter yang begitu mahal. Untuk itu
perlu  dilakukannya    analisa  dari  pengaruh  Material cutter antara High Speed Steel dan Carbide terhadap parameter  pemotongn,  proses regrending dan tool life ,  yaitu  berapa  lama  sebenarnya  umur cutter tersebut  sampai  standar  yang  ditentukan  perusahaan dan  perbandingnnya  apabila  diaplikasikan  pada mesin. Cutter yang  baru  dibeli  oleh  bagaian tool service kemudian  disimpan  pada  bagian tool  crib untuk dilakukan pengecekan dan penyesuaian dengan standar  PT  Dirgantara  Indonesia.  Bagian tool  crib inilah  yang  menjadi  penyedia cutter bagi  operator apabila cutter patah atau tumpul.
Untuk itu penulisan ini ditujukan untuk  menganalisa pengaruh jenis material terhadap parameter pemotongan,  hasil regrinding , Tool  Life cutter hingga  keadaan undersize    red dan  pemilihan penggunaan cutter yang  tepat,  dimana  umur cutter ( tool life ) dapat berpengaruh terhdap cost production .
Regrinding dan Tool Life
Jenis cutter yang  digunakan  pada  studi  kasus  ini adalah Slot Drill  Short diameter 20 dengan material cutter yaitu carbide dan High Speed Steel (HSS).
2 METODOLOGI
Jenis  material cutter merupakan  salah  satu  faktor yang  diperhitungkan  dalam  proses  permesinan, dimana  penggunaan cutter akan  berpengaruh terhadap hasil dari proses permesinan dan juga umur pemakaian cutter itu  sendiri.  Jenis  material cutter juga akan berpengaruh terhadap parameter pemotongan  dalam  proses  permesinan  diantarnya kecepatan  potong,  kecepatan  makan,  kedalaman makan  hingga  daya  yang  diperlukan  saat  proses permesinan  itu  berlangsunng.  Selain  itu  jenis cutter akan berpengaruh terhadap cost production dari segi kuantitas produk yang dihasilkan, waktu  pengerjaan dan juga karena terdapat maintenance berupa proses regrinding yang  memiliki  perlakuan  berbeda  pada jenis material cutter yang berbeda.
Penelitian  yang  dilakukan  merupakan  analisa  dari survey  lapangan  dan  juga  studi  kasus  yang menunjukan banyaknya cutter yang rusak atau patah pada  kondisi  atau level  undersize  new dimana  dari data  yang  dikumpulkan  terdapat  beberapa  penyebab dari cutter ini rusak.
Gambar 1. Flow Chart Penelitian
Tahapan-tahapan  penelitian  yang  dilakukan  adalah mulai  dari  pengamatan  yang  dilakukan  kemudian perhitungan,  analisa  dan  menarik  kesimpulan. Penelitian dimulai dari pengamatan  pada pemakaian cutter di  PT Dirgantara Indonesia  yaitu berdasarkan observasi  yang  dilakukan  di tool  manufacture    and services,  tool  cribs, mesin  CNC  HAAS  4,  dan  juga bagian sharpening .
Kemudian dari pengamatan tersebut didapatkan data untuk  diolah  menggunakan software Computer Cutting  data  Servive untuk  memperkirakan  umur cutter berdasarkan  parameter  permesinan  hasil pengamatan  pada  mesin  CNC  HAAS  4,  dan  juga menggunakan software vericut untuk  mengestimasi waktu pengerjaan part dan visualisai pengerjaan part. Pengolahan data juga dilakukan secara hitung manual agar  hasil  pengolahan  data  lebih  akurat  dan  dapat dibandingkan dengan hasil hitung software . Selanjutnya data yang telah diolah dianalisa melalui sajian grafik yang kemudian dapat ditarik kesimpulannya berdasarkan sajian grafik terebut.
Gambar 2. Mesin EC 500 HAAS
Spesifikasi  Mesin/  Alat  yang  digunakan  untuk penelitian  ini  adalah Mesin  EC  500  HAAS merupakan  CNC  4 axis buatan  USA    dengan kecepatan  spindel  maksimal  12  ribu  RPM,  dengan daya mencapai 14,9 kw dan torsi maksimal 102 Nm. Dijalankan menggunakan standar G-Code,
merupakan  salah  satu  HSM  yang  cukup  mutakhir karena  dapat  mengontrol  pengeluaran coolant dan beberapa parameter lainnya melalui layar panel LCD. Adapun hasil pengamatan yang dilakukan didapatkan data sebagai berikut :
Cutter carbide dan HSS dengan ukuran (20×38×104) 2F
- Material : Alumunium 2024 T351
- Tensile strength : 450N/mm2, dan kandungan Si < 0,5 % - Part yang akan dibuat : 212-53104-07.1 - Kedalaman Potong : 38 mm - Lebar pemotongan : 16 mm - Kecepatan spindle : max 12000 rpm - Kecepatan makan : max 1mm - Spindle load : 0,8 KW - Chip load : 0,033 cm 3 /min - Coolant : 10 % - Waktu  pengerjaan  ( Software Vericut) :  13 menit 52 detik/ 13,86 min
Pengolahan  data  pertama  yang  dilakukan  adalah dengan  menggunakan  bantuan software ( Computer Cutting data Servive) CCS yang merupakan Software keluaran  perusahaan  German  bernama  Prototype dengan  menggunakan    kecepatan  putaran  spindel 5000 rpm yang diaplikasikan pada 2 jenis cutter Slot
Drill yaitu HSS dan Carbide dengan
mengansumsikan  kedua  jenis cutter pada  keadaan baru ( new ).
Gambar 3. Data hasil pengolahan cutter HSS

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  diatas  pada  dasarnya  terdapat  beberapa parameter yang dapat dihitung secara manual dengan cara  dibawah  ini,  untuk  kemudian  hasilnya dibandingkan  dengan cutter dari  bahan carbide . Adapun  data  yang  telah  diolah  diatas    didapatkan sebagai berikut :
• Cutting speed (vc)
Dimana : Diameter (D) : 20 mm
RPM (n) : 5000 RPM 𝑣𝑐 = 𝜋 × 20 × 5000 1000 = 314,2 m/min
• Feed ( vf)
Dimana :
Feed per tooth (Fz) : 0,068 mm Jumlah tooth (Z) : 2
vf = 0,068 × 2 × 5000 = 680 mm/min
• Chip removal (Q)
Dimana : Lebar pemotongan (ae) : 16 mm Kedalaman pemotongan (ap) : 38 mm
Feed ( vf ) : 689 mm/min 𝑄 = 16×680×38 1000 = 413,4 cm 3 /min • Power (P)
Dimana : Specific cutting resistance (kc) : 70 kgf/mm 2 (Sumber : terasconttori technical data, tabel 2.6)
Efisiensi mesin (ɳ) : 0,6-0,7
(Diambil  rata-rata, Sumber :  Katalog  korloy,  korea)
𝑃 = 413,4 ×70 60×10,2×0,65 = 7,2 𝐾𝑊
• Tool Life (T)
Dimana : Total length (L)  : 110000 mm Feed ( vf ) : 680 mm/min
𝑇 = 110000 680 = 162 𝑚𝑖𝑛
Dari  data  yang  diolah  diatas  bisa  didapatkan taylor Tool  Life  equation yang  merupakn  rumus  untuk mendapatkan  konstanta  dari  umur  pahat  akibat pengaruh dari kecepatan potong dan umur pahat.
• VT n = C Dimana : Kecepatan potong (V) : 314 m/min Umur pahat (T ) : 162 min Pangkat umur pahat (n)   : 0,156
Untuk nilai n dapat diperoleh dengan interpolasi dari refrensi tabel 2.7, sumber : Fundamentals of Modern Manufactur  4 th Edition ,  untuk cutter  SS dengan material non  steel berupa  alumunium,  dengan  nilai sebagai berikut :
𝑛 = 𝑛1 + 𝑥 − 𝑥1 𝑥2 − 𝑥1 (𝑛2 − 𝑛1) 𝑛 = 0,125 + 314 − 120 900 − 120 (0,25 − 0,125)
𝑛 = 0,156
Maka dapat diketahui nilai konstanta taylor Tool Life equation untuk cutter HSS sebesar: VT 0,156 = 597,781 Kemudian  untuk cutter  Slot  Drill dengan  bahan carbide didapat hasil yang sama pada cutting speed , feed , chip  removal dan power seperti cutter HSS, hanya memiliki perbedaan pada tool life.
• Tool Life (T)
𝜋 × 𝐷 × 𝑛
1000 (1) 𝑣𝑓 = 𝑓𝑧 × 𝑧 × 𝑛
(2)
𝑄 = 𝑎𝑒 × 𝑣𝑓 × 𝑎𝑝 1000 (3)
𝑃 = 𝑄 × 𝑘𝑐 60 × 10,2 × 𝜂 (4)
𝑇 = 𝐿 𝑣𝑓 (5)
𝑇 = 𝐿 𝑣𝑓 (6)
Regrinding dan Tool Life
Dimana :
Total length (L)  : 480000 mm
Feed ( vf ) : 680 mm/min
𝑇 = 48000 680 =  706 𝑚𝑖𝑛
Gambar 4. Data hasil pengolahan cutter carbide
Dari  data  yang  diolah  diatas  bisa  didapatkan taylor Tool  Life  equation dengan  nilai  pangkat  pahat  yang sama  pada cutter  HSS namun  memiliki  nilai  yang lebih besar pada tool life.
Kecepatan potong (V) = 314 m/min Umur pahat (T ) = 706 min
Pangkat umur pahat (n)         = 0,156
Maka dapat diketahui nilai taylor Tool Life equation untuk cutter carbide sebesar :  VT 0,156 = 873,661
Pengolahan  data  ke-2  dilakukan  untuk  mengetahui pengaruh proses regrinding terhadapa  umur cutter Slot  Drill  HSS dan carbide menggunakan software Computer  Cutting  data  Service dengan  nilai pemakanan  pergigi  yang  direkomndasikan  dari software dengan  6  ukuran undersize  cutter yang berbeda akibat  proses regrinding ,  didapatkan  data sebagi berikut :
Tabel 1. Hasil Computer  Cutting data  Servive dengan 6 ukuran undersize cutter Slot Drill HSS yang berbeda akibat proses regrinding.
Dari  Tabel  1  diatas  memaparkan  parameter pomotongan yaiitu cutting speed , feed , chip removal , Tool Life dan konstanta dari taylor Tool Life equation yang  terjadi  pada cutter  HSS dan cutter  Slot  Drill carbide akibat proses regrinding dari undersize new hingga red.
Tabel 2. Hasil Computer  Cutting data  Servive dengan 6 ukuran undersize cutter Slot Drill carbide yang  berbeda  akibat  proses regrinding.
Dari  Tabel  2  diatas  memaparkan  parameter pomotongan yaiitu cutting speed , feed , chip removal , Tool Life dan konstanta dari taylor Tool Life equation yang  terjadi  pada cutter  carbide akibat  proses regrinding dari undersize new hingga red.
Terdapat  beberapa analisa yang dilakukan dari  hasil pengolahan  data  pertama  yaitu  perbandingan cutter HSS dan cutter carbide dengan parameter yang sama, kemudian dari pengolahan data yang kedua mengenai pengaruh  proses regrinding terhadap  parameter pemotongan.
Pengaruh parameter pemotongan yang sama terhadap umur cutter .  Dari  pengolahan  data  pertama  dapat disajikan  dalam  bentuk  tabel  agar  mempermudah dalam  membandingkan  kemampuan  dari cutter  Slot Drill HSS dan carbde pada keadaan pemotongan yang sama.
Tabel 3. Hasil  Computer  Cutting  data  Servive cutter Slot Drill antara HSS dan carbide
Dari  Tabel  3  diatas  dapat  dilihat  untuk  kecepatan spindel, kecepatan potong dan kecepatan makan yang sama maka daya yang dibutuhkan dan chip removal yang  dihasilkan  sama  namun  untuk  umur cutter dengan  material carbide memiliki  umur  lebih  lama dan juga konstanta umur pahat yang lebih tinggi. Hal tersebut dipengaruhi dari jenis material penyusun itu sendiri,  dimana  pada  PT.  Dirgantara  Indonesia menggunakan carbide K10  yaitu  dengan  komposisi 6% cobalt dengan  memiliki  nilai  kekerasan  sekitar
91,8 HR A yang lebih tinggi dibanding dengan cutter HSS dengan nilai sekitar 60 HRc.
Hasil    inilah  yang  berpengaruh  pada  umur cutter karena  semakin  keras  material cutter maka  akan meminimalisir  terjadinya  defleksi  karena  rigiditas cutter yang  lebih  tinggi  sehingga  mampu  bekerja lebih  optimal.  Defleksi  juga  dipengaruhi  faktor  lain selian  rigiditas  dari cutter yaitu  diameter cutter , Dalam  pemotongan,  kecepatan  spindel,  keceptan potong  dan  keceptan  makan.  Meski cutter  carbide lebih  unggul  dalam  hal  peforma  namun  dari  segi harga yang lebih tinggi juga menjadi pertimbangan.
Gambar 5 Defleksi pada cutter
Analisa  dari  data  yaitu  kedua  pengaruh  kecepatan potong terhadap kecepatan makan, dimana disajikan 2 tabel dari jenis cutter yaitu HSS dan carbide dengan undersize  cutter yang  berbeda  akibat  proses regrinding . Dari tabel tersebut dapat disajikan dalam bentuk grafik berikut :
Gambar 6. Grafik perbandingan kecepatan potong terhadap kecepatan makan cutter HSS dan Carbide
Dari  Gambar  6  dapat  dilihat  kecepatan  potong berbanding  lurus  dengan  dengan  kecepatan  makan, semakin  tinggi  keceptan  potong  maka  kecepatan makan  juga  semakin  tinggi,  hal    ini  berpengaruh dengan surface  roughness benda  kerja  yang dihasilkan. Mempertahankan kecepatan makan tetap rendah  pada  keceptan  potong  yang  tinggi  juga merupakan  cara  yang  baik  untuk  menghasilkan
permukaan benda kerja yang lebih halus dan mampu membuatumur cutter lebih panjang.
Dari grafik juga dapat dilihat level cutter dari ukuran new , white , green , yellow , blue dan red mengalami penuruan kecepatan makan dan kecepatan potong. hal ini terjadi karena adanya pengurangan diameter pada cutter karena  proses regrinding ,  karena  besarnya diameter  ini  besarnya  berbanding  lurus  dengan kecepatan potong.
Pengaruh level cutter terhadap chip removal , terlihat pada  Gambar  7  dimana  level cutter karena  proses regrinding akan  mempengaruhi  dari chip  removal yang dihasilkan. Berkurangnya chip removal sendiri karena  adanya  penurunan  kecepatan  potong  dan kecepatan  makan  pergigi  akibat  proses regrending yang  mengurangi  diameter cutter sehingga  dapat mengurangi  kecepatan  makan,  kecepatan  makan inilah  yang  berpengaruh  pada  besarnya  penghasilan chip removal .
Gambar 7. Grafik perbandingan pengaruh level cutter terhadap chip removal
Proses regrinding menggunakan bahan yang berbeda antara cutter Slot Drill HSS dan carbide , dimana pada cutter  carbide menggunakan  bahan diamond yang harganya  jauh  lebih  mahal  dibanding  dengn cutter HSS yang menggunakan CBN ( cubic borone nitrite ).
Regrinding dan Tool Life
Gambar 9 Grafik perbandingan pengaruh kecepatan potong terhadap umur cutter Slot Drill carbide
Dari grafik Gambar 8 dan 9 diatas kecepatan potong berbanding  terbalik  dengan  umur cutter ,  dimana semakin  cepat  kecepatan  potong  maka  umur cutter akan  semakin  rendah  hal  ini  terjadi  karena  gerak makan akan meningkat seperti yang telah dijelaskan sebelumnya  sehingga  gesekan  antara cutter dan benda  kerja  akan  meningkat  dan  defleksi  pun  akan lebih tinggi.
Dapat dilihat pada kecepatan potong yang sama cutter carbide mempunyai umur yang lebih panjang, hal ini jelas menguntungkan karena akan menghemat biaya regerending  Cutter  carbide yang  jangka  waktunya lebih lama, namun  memang memakan biaya banyak untuk  sekali  proses regrinding . Selain  itu cutter carbide juga bisa digunakan untuk kecepatan spindel yang lebih tinggi karena karakteristik cutter carbide K10  memiliki compressive  strength dan  kekerasan yang tinggi dibanding dengan HSS .
Secara  peforma cutter  carbide memang  lebih  baik, namun  sangat  disayangkan  dengan  peforma cutter carbide yang  tinggi  ini  bila  hanya  digunakan  pada mesin  dengan  kecepatan  rendah  dan  sebaiknya digunakan  untuk high  speed  machine karena kekurangan  dari cutter  carbide ini  adalah  proses regrinding yang membutuhkan biaya yang mahal dan harga cutter  carbide yang  lebih  mahal  dibanding dengan HSS .
Gambar 10.  Slot Drill Cutter
Proses regerending  tersebut menyebabkan  umur cutter lebih lama karena adanya penuruan keceptan, namun  secara  peforma  tetap  akan  menurunkan kualitas cutter apabila  digunakan  pada  kecepatan makan  yang  sama,  hal  ini  dapat  dilihat  dari  nilai taylor  Tool  Life  equation yang  menunjukan  nilai konstanta  yang  dipengaruhi  oleh  umur cutter dan kecepatan  makan,  dimana  semakin  tinggi  nilai konstantanya  maka  kualitas cutter ini  akan  semakin baik.

## 4 KESIMPULAN
Hasil  dari  penelitian  pengaruh  jenis  material cutter Slot Drill dapat ditarik kesimpulan, yaitu:
1. Pada  kecepatan  potong  yang  sama cutter carbide mempunyai  umur  yang  lebih  panjang disbanding  HSS  karena  rigiditas cutter yang lebih  tinggi  sehingga  mampu  bekerja  lebih optimal.
2. Mempertahankan kecepatan makan tetap rendah pada  keceptan  potong  yang  tinggi  juga merupakan cara yang baik untuk menghasilkan permukaan  benda  kerja  yang  lebih  halus  dan mampu membuat umur cutter lebih panjang.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Adebis,  Patrick  i  O.A,  Ganiyu  Lawal, Oluwatoyin Oluseye, Ganiyu Odunaiya,
Analysing  the  effect  of  cutting  fluids  on  the mechanical  properties  of  mild ,  Department  of Mechanical Engineering, Lagos State
University, Nigeria, 2010.
[2]  Budi, faris setyawan, Pengaruh geometri  sudut pahat High  speed  steel HSS  terhadap  umur pahat  dan  penyusunan standard  operating procedure (SOP) pengasahan pahat pada proses bubut alumunium paduan rendah skripsi Jurusan
Teknik Industri Fakultas Teknik UNS Surakarta, 2011.
[3]  Mikell  P.  Groover, Fundamentals  of  Modern Manufactur 4 th Edition , John Willey & Sons Inc,
United States, 2009.
[4 Fajar,kurniawan, Study tentang cutting forcemesin bubut (desain dynamometer sederhana),  Teknik  Mesin  UMS,  Surakarta, 2011.
[5]    Milton,  c  shaw, Metal  Cutting  Principle 2 rd ,
Oxford University, Newyork, 2005.
[6]  Geoffrey  Boothryd, Fundamentals  of  Maching and  Machine  Tools 2 th Edition ,  Universit  of Rhode Island, United States, 1989.
[7]  Katalog  Korloy Cutting  tools ,  2014-2015, Korea.
[8] Helical  Machining  Guide  Book ,  United  State. 2017.